Aula 1 Segur Barragem 2016 Apr Hidraulica Med Q [Modo de ...progestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/boas-praticas/... · 62 3$8/2 &2167,78,d2 (67$'8$/ 6,*5+±6lvwhpd

CAPACITAÇÃO EM SEGURANÇA DE BARRAGENS

Podalyro Amaral de Souza

Luiz César de Souza Pinto

Maria de Fátima Curi

• EXPLOSÃO DEMOGRÁFICA ESCASSEZ

POLUIÇÃO

• DEMANDA CRESCENTE

• MÁ DISTRIBUIÇÃO PELO PLANETA

• SÉCULO XX ÁGUA BEM ECONÔMICO E FINITO

RECURSOS HÍDRICOS

USO

GERENCIAMENTO DE RECURSOS HÍDRICOS

“INSTRUMENTO QUE ORIENTA O PODER

PÚBLICO E A SOCIEDADE A LONGO PRAZO, NA

UTILIZAÇÃO E NO MORITORAMENTO DOS

RECURSOS AMBIENTAIS,

NATURAIS,ECONÕMICOS E SÓCIO-CULTURAIS

DE FORMA A PROMOVER UM

DESENVOLVIMENTO SUSTENTÁVEL”. (MMARH)

SÃO PAULO CONSTITUIÇÃO ESTADUAL

SIGRH – Sistema Integrado de Gerenciamento

de Recursos Hídricos do estado de SP -

sistema de coleta, tratamento, armazenamento e

recuperação de informações sobre recursos

hídricos e fatores intervenientes em sua gestão


ETA Moinhos de Vento - PA

• Abastecimento de água

• Irrigação


• Lançamento e tratamento de esgoto


• Navegação


• Pesca

TurismoRecreaçãoServiços

...


• Sedimentos


*Adaptado de UFRG

• Geração de energia elétrica


*Adaptado de UFRG

• Controle de cheias

Diques de proteção contra cheias

OBRAS HIDRÁULICASCONJUNTO DE ESTRUTURAS CONSTRUÍDAS COM O OBJETIVO DE MANEJAR A ÁGUA, QUALQUER QUE SEJA A ORIGEM, VISANDO O SEU APROVEITAMENTO OU PROTEÇÃO.

BARRAGEM

SEGURANÇA

• ABASTECIMENTO DE ÁGUA• IRRIGAÇÃO• GERAÇÃO DE ENERGIA• NAVEGAÇÃO• RECREAÇÃO• DRENAGEM• CONTROLE DE INUNDAÇÕES • OBRAS CONTRA O ESCORREGAMENTO DE

ENCOSTAS• TRANSPOSIÇÃO DE PEIXES• SANEAMENTO TRATAMENTO DE ÁGUA

TRATAMENTO DE ESGOTO• FINALIDADE ÚNICA OU FINALIDADES MÚLTIPLAS

HIDRÁULICA

FORÇADO

LIVRE

EscoamentoEscoamento

Conduto forçado

Tubulação fechada: pressão

atuante ≠ Patm

Seção

plena

Escoamento por gravidade

ou bombeamento

Conduto livre

pressão atuante

=

Patm

Escoamento por gravidade

Escoamento em superfície livre.

Aplicações:Macro e microdrenagem, retificação de rios, irrigação, esgoto.

ESCOAMENTO

ENERGIA / CARGA

PIEZOMÉTRICACINÉTICAPOTENCIAL

Carga: Altura que representa a energia total numa seção de escoamento

PHR

Patm/γ

V2/2g

y

z

- Para uma partícula no fundo: Epot=z- Para uma partícula na superfície: Epot=z+y

CONDUTOS LIVRES

Carga Específica He

PHR no fundo do canal

• Profundidade y

• Área molhada S ou A – f(y)

• Perímetro molhado P – f(y)

• Raio hidráulico

• Declividade do fundo i

• Carga H

• Declividade da Linha de Energia J

Escoamento em superfície livre.Parâmetros Característicos

P

SRH HH RD 4

Declividade da linha de energiaDeclividade da linha de energia

PHR

H1

z1

y1

V12/2g

z2

y2

V22/2g

ΔH

H2

L.E.

LJ

L

zi

* Vazão de projeto

*Hidrologia: monitoramento equação de chuvaperíodo de retorno

Rio Tietê – Década de 20 Rio Tietê – Nos dias atuais

Tipos de escoamentoTipos de escoamento

Interferência da

Viscosidade

Turbulento

Liso

Misto

Rugoso

Laminar

Tipos de escoamentoTipos de escoamento

Escoamento

Permanente

uniforme

variado

Gradualmente

BruscamenteNão

permanente

Escoamento em conduto livreEscoamento em conduto livre

Obs: Qualquer obra no rio vai alterar a linha da água e deve ser previsto no projeto a elevação do nível da água. Elevação do NA gera custo.

Relação entre a energia potencial e cinética Relação entre a energia potencial e cinética

Bernoulli H1= H2+ΔH

PHR

H1

z1

y1

V12/2g

z2

y2

V22/2g

ΔH

H2

L.E.

Hg

Vyz

g

Vyz

22

22

22

21

11

Potencial

Cinética

Equação de ChezyEquação de Chezy

Fórmula Universal da Perda de Carga:

g

V

D

LfH

H 2

2

JRf

gV H .

8

f

gC

8

JRCV H .

Eq Chezy para condutos livres

ManningBazin

JRCSQ H .

Número de FroudeNúmero de Froude

Razão entre as forças de inércia e gravitacionais

Sendo:V=Velocidade média do escoamento (m/s)y=Altura da linha d’água (m)

F > 1 : Energia cinética predomina. O escoamento é torrencial.F = 1 : Energia cinética e potencial em equilíbrio. O escoamento é crítico.F < 1 : Energia potencial predomina. O escoamento é fluvial.

ESCOAMENTO PERMANENTE GRADUALMENTE VARIADO

CURVA DE REMANSO

ESCOAMENTO PERMANENTE GRADUALMENTE VARIADO

CURVA DE REMANSO

CURVA DE REMANSO – LINHA D’ÁGUA DO ESCOAMENTO GRADUALMENTE VARIADO

Declividade Profundidade Descrição Curvas

Tipo Quantidade

Io< Ic yo> ycDeclividade fraca

(mild slope)M 3 curvas

Io> Ic yo< ycDeclividade forte

(steep slope) S 3 curvas

Io= Ic yo= yc Declividade Crítica C 2 curvas

Io= 0 Declividade nula

(horizontal)H 2 curvas

Io< 0 -Declividade

negativa(aclive)

A 2 curvas

Tipos de Curvas de RemansoTipos de Curvas de Remanso

Zona Curva Profundidade Tipo de Remanso

1 M1 y > yo > yc Elevação

2 M2 yc < y < yo Depressão

3 M3 y < yc < yo Elevação

Canais com Declividade Moderada


1 S1 y > yo > yc Elevação

2 S2 yc < y < yo Depressão

3 S3 y < yc < yo Elevação

yc

y0

Canais com Declividade Severa


1 C1 y > yo = yc Elevação

- -

3 C3 y < yo = yc Elevação

Canais com Declividade Crítica


- Não existe esta zona

2 H2 y > yc Depressão

3 H3 y < yc Elevação

Canais Horizontais (Declividade Nula)


- Não existe esta zona

2 A2 y > yc Depressão

3 A3 y < yc Elevação

Canais em Aclive (Contrainclinados)

ANÁLISE DO ESCOAMENTO GRADUALMENTE VARIADO: O REMANSO

“Step Method”

Escoamento Permanente Bruscamente Variado

RESSALTO HIDRÁULICO

- Fenômeno que ocorre SEMPRE que acontece a transição de um escoamento torrencial para escoamento fluvial.

- Ocorre a elevação brusca da linha da água em curta distância.

- Há instabilidade na superfície com ondulações.

- Ocorre considerável perda de energiadissipadores de energia.

RESSALTO HIDRÁULICO

Eficiência do Ressalto

Comprimento do Ressalto

)(9,6 12 yyLRESS

Localização do ressalto

Sendo:y2: profundidade conjugada do ressalto a jusante.y’2: profundidade final do escoamento a jusante

MEDIDORES DE VAZÃO EM CONDUTOS LIVRES

Estruturas de controle:relação bem definida entre a carga H e a vazão Q

Exemplos: vertedores, orifícios.

Extravasor de Superfície e de Fundo

Vertedor Triangular

UTILIZAÇÃO DOS VERTEDORES

• Medição da vazão em cursos d’água.

• Órgãos de descarga (extravasores) de reservatórios.

Vertedor Retangular de Parede Delgada

VAZÃO

Q = CQ L H 3/2

Q = Vazão

L = Largura do vertedor

CQ = Coeficiente de vazão

Para θ = 90º - Thompson

Q = 1,42 H5/2

H : (m) ; Q : (m3/s)

Vertedor Triangular de Parede Delgada

Vertedores com Perfis Normais

Creager:

Como se trata de um vertedor retangular, avazão é dada por:

Q = CQ L H3/2

Perfil muito deprimido: Pressõesnegativas – cavitação.

Perfil muito comprimido: Pressõespositivas – menor vazão

CALHA PARSHALL- Redução de Largura – regime crítico (permite estabelecer a relaçãoentre a vazão e a carga a montante)

- 3 trechos: convergente, garganta central e divergente.

- A largura W da garganta central indica o tamanho nominal da calha.

Vazão: escoamento livre ou afogado

Q livre = 0,381 . h 1 1,58

h 1 (m)

Q livre (m3/s)

Afogado – interferência do NA jusante

QAFOGADO = Qlivre - ∆QREDUÇÃO

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Aula 1 Segur Barragem 2016 Apr Hidraulica Med Q [Modo de ...progestao.ana.gov.br/portal/progestao/destaque-superior/boas-praticas/... · 62 3$8/2 &2167,78,d2 (67$'8$/ 6,*5+±6lvwhpd